微生物协同悬浮态钢渣粉矿化固碳：反应动力学与相演变机制研究

本综述系统探讨了微生物诱导碳酸盐沉淀（MICP）技术强化钢渣悬浮态碳化的反应机制与工程应用价值。研究通过对比 indigenous 与 exogenous 微生物群落，揭示了微生物酶促作用如何加速CO2在液膜中的解离-扩散过程，显著提升硅酸二钙（C2S）等矿相碳化速率，为工业级钢渣固碳技术提供了关键动力学数据与工艺优化策略。

　　

Highlight

Steel slag powder

本研究使用的钢渣粉来源于马鞍山钢铁有限公司。钢渣粉的粒径、比表面积、化学组成与矿物组成如图1所示。

Microbial additive

微生物菌株G由东南大学绿色建材与碳利用研究中心选择性培养，其已适应钢渣的理化环境。系统发育树显示该菌株与...（此处原文未完整提供菌株分类信息）。

Analysis of carbonation effect

图2a展示了悬浮态反应过程中微生物协同钢渣粉的CO₂固定量（α）。由于在常温常压下达到10% CO₂固定量所需时间是决定大规模工业化可行性的关键参数，本研究详细分析了不同条件下钢渣粉达到10%碳化水平的时间。图2a结果显示，微生物协同组达到10%固碳量的时间缩短至直接碳化的1/5，显著提升了早期反应动力学。

Conclusions

在钢渣颗粒与二氧化碳充分接触且存在微生物酶促作用的条件下，钢渣粉颗粒液膜中CO₂的解离-扩散速率加快，化学反应速率增强。这使得早期碳化动力学缓慢的矿物（如硅酸二钙C₂S）得以转化，提高了钢渣粉的表观碳化速率。然而，产物层扩散速率的下降成为后期固碳反应的主要限速步骤。